第一章 概述
1.1 什么是T、K、Y管节点焊缝
在承受各种载荷的钢结构中，将支管的一端（小直径管）焊接在主管（大直径管）上，为保证焊接质量，在支管一端开坡口，这种结构形式称为管节点焊缝。如果主管、支管间夹角θ<90°（锐角），称Y节点焊缝。主支管夹角θ=90°，称T节点焊缝。在主装工艺线上（外径轴向）按设计的距离，焊接两个相对称的支管，形成对称于工艺线的两个Y型节点焊缝，称为K节点焊缝（见图2-1a）。
1.2 海洋石油平台下的T、K、Y管节点焊缝
在海洋石油平台钢结构中，支撑平台的部分，称为导管架。导管架由若干根主管和支管由管节点焊缝连成一体，这些节点形式有Y型、T型和K型，具有代表性的是Y型管节点焊缝。
由于海洋石油平台作业环境恶劣，以北海地区为例：大约有上百座平台，水深达数十米，最深可达200～300米，最大风速为150km/h，海浪最高达20～30m，水下又有强大的水流，有时受到大冰块的冲击，导管架必须经受住这种自然环境的考验。
近年来，海上石油平台数量不断增加,规模也越来越大，有的导管架自重已达4万余吨。 据报导：海上平台的事故时有发生：
1965年“海宝石号”半潜式钻井架失事，之后又发生了“海洋徘徊者号”和“亚历山大2基兰号”平台事故，1983年美国钻井船“爪洼号”又在南中国海沉没。
为此平台的安全引起了各国有关部门的重视，1974年英国以立法形式通过了《近海设施细则》，各大船级社也先后制定了海洋石油平台建造与入级规范，加强了海洋石油平台的监检力度，其中包括了对T、K、Y管节点的焊接和超声波检验人员的要求。
1.3 我国海洋石油平台的建造
1980年以后的十年间，原中船总公司诸多家船厂先后为国内外石油公司建造了移动式平台数十座，改造和维修平台10座。1982年原大连造船厂为美国贝克石油公司建造了两座“大脚Ⅲ型”自升式平台，当时属世界一流。1988年交付使用的“胜利三号”是我国按CCS《海上移动平台入级与建造规范》设计和建造的坐底钻井平台。
中国国际海洋石油公司成功的建造了埕北油田A区工程的二个模块（采油模块D/P、生活模块U/A），填补了我国固定式平台群制作的空白。
随着海洋石油业的不断发展，我国平台制造业已形成了相当的规模。
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T、K、Y管节点的结构是海洋工程的最重要的结构形式，而且它在钢结构的焊缝中也是最为复杂和繁琐，焊缝中缺陷的确定难度较大，尤其是根部缺陷的检验，至今仍是焊缝检验中一大热门话题。在我国，T、K、Y管节点的焊缝检验涉及到的部门很窄，并且国内又缺少相关的标准，因此，难度是可想而知的。在这方面海洋工程股份有限公司从1982年起至今已有20多年的实践经验，他们先后建造并检验了数十座的海上导管架、钻井组块、采油组块、生活组块、储油平台、输油码头、栈桥、火炬臂、海底管线等工程。在海洋工程上国内是独一无二，而且成功的打入了国外市场，与雪佛龙国际集团合作建造和检验了泰国湾导管架、平台组块的工程，在民用方面又先后建造和检验了香港机场、香港青衣大桥、深圳地王大厦等工程项目。同时兼营船舶机械设备和船体的维修业务等，并从中摸索出了一些经验。
在这二十多年的时间里，先后与世界许多知名大公司合作，如：日本三菱公司、美国菲利浦斯、韩国现代、法国道达尔、美国ACT集团等。在工程合作其间分别与美国船级社（ABS）、英国劳氏（LR）、挪威船级社（DNV）等第三方检验，共同监管海洋和民用钢结构的焊缝检验质量。采用的标准分别有美国石油学会API标准、美国焊接学会AWS标准、美国机械工程学会ASME标准、挪威船级社DNV标准等。在这期间，检验人员的队伍不断壮大和完善，并相继取得了ABS、DNV、CCS等船级社的相应超声波检验资格证书。
经过多年来的实践，海洋工程股份有限公司在与外商的合作中，摸索出了一套T、K、Y管节点焊缝超声波检验的经验，为我国在这一领域内超声波检验创出了一条新路，由于国内在建造领域目前只有极少几家，所以相互缺少交流，另外水平也有限，尚有一些待探索和解决的疑难问题。尽管如此，海洋工程股份有限公司检验分公司为我国在这一新型领域中的检测提供一些经验，并由此填补了国内在这一领域的空白。
石油是重要能源。进入二十世纪九十年代，由于石油开采不景气，迫使美国等国家大的石油公司将精力从陆上转到近海大陆架。但是海上石油（天然气）开发中，海上石油设备所承受的工作条件远较陆上恶劣，它要受到海上风暴、海浪的侵袭及海水的腐蚀。因此海上石油平台的无损检测工作具有特别重要的意义。
纵观世界各国海上石油平台的发展情况也不平衡。据报导，截止1992年底亚洲地区的统计资料中海上平台数量为：印尼187座，马来西亚122座，文莱82座，印度68座，泰国56座，越南8座。
海上石油平台的建造中需要无损检测，平台使用期间还要不断的维护、维修、也需要无损检测给予配合。
目前，在我国近海工作的平台有多座，大多数接受国外船级社的监检。
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1.4 监检（第三方公正检验）
海洋石油平台与船舶一样，必须经过有关船级社的监检，又称第三方公正检验，因各大船级社把海洋平台建造、使用、维修各过程作为自己的监检工作，各船极社都有自己的规范或规程。
参予我国海洋石油平台检验的大船级社有：
DNV （Det Norske Veritas） 挪威船级社，成立于1864年； ABS （American Bureau of Shipping）
美国船级社，成立于1862年； 英国劳埃德船级社；成立于1760年； 中国船级社，成立于1956年。
LR （Loyd's Register of Shipping） CCS （China Classification Society）
由于T、K、Y管节点焊接超声波探伤技术难度大，对探伤人员的素质要求高，必须在普通的UT-Ⅱ级人员中，选拨优秀者参加管节点超声波探伤的专项培训，考试合格，取得相应资格证书，才能上岗操作。
各船级社对管节点超声波探伤人员都有此项要求。
另外GB11345《钢焊缝手工超声波探伤方法及探伤结果的分级》第4节及《CCS无损检测资格认证规范》中1.4（11）都提出了对T、K、Y管节点探伤人员专项培训要求。
以往国内T、K、Y管节点焊缝超声波探伤人员聘请ABS或DNV专家来华培训取证，由于语言限制培训效果受到很大影响，且费用甚高。
经过多年理论和实践的探索，国内的专家和第一线的技师已经积累了较为丰富的经验，有关专家和平台制造厂的技术人员对管节点焊探伤工艺已经较为熟悉。1980年以来船舶工艺研究所先后培训过此“专项”探伤人员。特别是1992年6月在广州举办的培训班，效果很好，也积累了培训经验。
CCS专家程志虎博士对管节点超声波探伤从理论上和实践上作了大量的卓有成效的工作，并发表了多篇论文，是培训的好教材。
1.5 管节点焊缝探伤方法及验收标准
我国目前这方面的标准尚属空白，为了与国际接轨，最常引入的标准是美国石油协会（API）相应的标准，本文所列的探伤方法及验收标准均以API为据。
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第二章 T、K、Y管节点焊缝的技术特征和影响因素
海洋结构物建造大量采用了T、K、Y型管节点联接形式，其焊缝截面的形状随着相贯点位置不同而变化，因而难以使用射线照相法进行检测。目前国内外主要采用超声波方法进行探伤，本章重点对T、K、Y管节点焊缝技术特征及超声波探伤影响因素进行介绍。
2.1 T、K、Y型管节点焊缝的几何特征
2.1.1 管节点主要有T、K、Y三种形式（图2－1a），其中最具有代表性的是Y型节点，其焊缝的形状及结构参数，如图2-1（b）所示，钢管外径和壁厚是根据结构由设计者按规范进行设计选择。一般主管直径d i为600～2000mm，壁厚t i为18～80mm，支管直径d n为400～900mm，壁厚t n为12～60mm，主支管的夹角θ一般在20°～90°，当θ＝90°时，即为T型节点。
焊接管节点的制造是经过卷板，管子纵缝焊接，支管相贯端面的坡口加工（由数控机床完成），主支管组装和相贯线处焊接（手工焊接）等过程。焊接方法采用手工焊单面焊接，焊接缺陷种类与手工焊相同。
图2－1（b）中的七个参数有：tn、ti、dn、di、θ，五个参数为不变量，而两面角ψ和坡口角φ随焊缝不同位置连续变化。并且坡口角φ随两面角ψ而变化，按API标准，φ可按图 2－1（C）求得。
[注] Q/HS 7007把两面角ψ称为“局部两面角”。定义为连接曲面的焊缝给定点，两切面的夹角。
ψφ支管tnψφdnti主管a.TKY管节点的基本形式tn--支管壁厚 θ--主支管夹角ti--主管壁厚 （对于T节点，θ=90°）dn--支管外径 ψ--两面角di--主管外径 φ--坡口角度b.Y节点焊缝的形状及结构参数
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diθψψ不开坡口，ψ＜20°ψ20°≤ψ＜30°，取φ=15°ψ30°≤ψ＜90°，取φ=ψ/2ψ＞90°，取φ=45°(C)坡口角度的确定图2－１ Y节点焊缝形状及结构参数
2.1.2 坡口尺寸及留根
焊接坡口开在支管上，根据APIRP2X标准，间隙量ω与两面角ψ的关系见表2-1。
表2－1两面角ψ与间隙量ω（mm）的关系
两面角ψ° >90° 45～90° <45°
间隙量ω(mm) 0～4.8 1.6～4.8 3.2～6.4 根据表中给出的间隙量范围，施工时按图2-2近似求解方法，确定ω值，图中δ为留根高度（钝边），一般取2mm。
ψφδ支管 主管 图2－2 根部间隙的确定
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